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Schmelzkammerfeuerung mit Deckenbrennern Die in zahlreichen Ausführungsarten
bekanntgewordenen Zyklonfeuerungen haben den Vorteil, daß die überwiegende Menge
der Aschebestandteile des Brennstoffes sich in flüssiger Form abziehen läßt, so
daß der erforderliche Aufwand für die Gasreinigung am Kesselaustritt in tragbaren
Grenzen gehalten werden kann. Derartige Feuerungen haben aber den Nachteil, daß
durch die schraubenförmige Flammenführung gröbere Teile von unverbranntem Brennstoff
nach außen geschleudert werden, wodurch eine Entmischung von Brennstoff und Luft
eintritt und die damit in Verbindung stehende unvollständige Verbrennung zur Bildung
von CO im Heizgasstrom mit den damit verbundenen Nachteilen führen kann.
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Zur Behebung dieses Nachteils wurde bereits vorgeschlagen, zwei Zyklonkammern
vertikal übereinander anzuordnen und die Feuergase der unteren Kammer über schaufelartig
angeordnete Kesselrohre unter Drallerzeugung von der unteren in. die obere Zyklonkammer
überzuleiten, worauf die Feuergase beider Zyklonkammern durch ein zentrales, aus
Kesselrohren gebildetes Gasabzugsrohr nach oben abgeführt werden.
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Bei den bekannten Schmelzkammerfeuerungen mit im wesentlichen geradliniger
Flammenführung in der eigentlichen Brennkammer gelingt die innige Mischung von Brennstoff
und Luft leichter als bei den Zyklonfeuerungen, aber die Ascheeinbindung ist beachtlich
geringer. Es wurde deshalb bereits versucht, bei Schmelzfeuerungen der letztgenannten
Art die im wesentlichen geradlinige Strömung des Brennstoff-Luft-Gemisches zunächst
aufrechtzuerhalten, aber nach der Verbrennung der flüchtigen Bestandteile und der
feinen Brennstoffteilchen das Auschleudern der bis dahin bereits geschmolzenen Schlacke
durch eine den Brenngasen aufgedrückte rotierende Bewegung zu verbessern. Zu diesem
Zweck werden die Heizgase durch eine zwischen dem Brennraum und dem Schlackenabfluß
liegende, zickzack oder wellenförmig gebogene Ausbrennkammer hindurchgeführt oder
einem zyklonartig gebauten Ausbrennraum zugeleitet, der nach unten offen ist und
über schmale Durchlässe mit der Brennkammer in Verbindung steht. Beide Bauarten
haben aber insofern Nachteile, als ein Einfrieren der Schlackenabflußöffnung bei
Teillast zu befürchten ist. Außerdem wird der Kessel erheblich teurer. Diese Schwierigkeiten
sollen bei einer Schmelzkammerfeuerung mit Deckenbrennern und im oberen Teil der
Brennkammer im wesentlichen geradlinig abwärts gerichteter Flamme, der im unteren
Teil der Brennkammer eine Drallbewegung aufgezwungen wird, erfindungsgemäß dadurch
beseitigt werden, daß zur Erzeugung der Drallbewegung aus Kühlrohren, die ganz oder
teilweise zur Brennkammerwandauskleidung gehören, Leitflächen gebildet sind. Zweckmäßig
werden die Leitflächen so angeordnet, daß durch sie die Strahlung der Flamme auf
die Schlackenabflußöffnung nicht gestört wird.
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Beispielsweise können die Leitorgane als Schraubenflächen entlang
der Feuerraumwand ausgebildet werden, wobei dis dem Flammenrand mitgeteilte Drehbewegung
sich gemäß den Gesetzen der Flüssigkeitsbewegung auf den Flammenkern überträgt.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die bekannte,
in der Brennkammer aus den Kühlrohren der Wand gebildete Einschnürung nach Art einer
Schraubenfläche gewendelt, wobei ein geradliniger Durchgang für die Strahlung von
der Brennkammer bis zur Umlenkung der Flamme oberhalb der Schlackenabflußöffnung
aufrechterhalten werden kann. Bei Brennkammern mit rechteckigem Querschnitt kann
die rotierende Bewegung des Gasstromes durch mehrere aus Kühlrohren gebildete Schraubenflächen
erzwungen werden, und zwar derart, daß im Ausbrennraum mehrere sich schraubenförmig
fortbewegende Gasströme nebeneinander entstehen. Diese können im gleichen oder gegenläufigen
Sinne rotieren, wobei im erstgenannten Fall eine besonders intensive Durchmischung
der Flammen begünstigt wird. Die Kühlrohre, die die Leitflächen zur Erzeugung der
Drallbewegung bilden, können in ihrer Fortsetzung zur Auskleidung des Feuerraumes
verwendet werden. Sie können aber auch von Sammlern ausgehen oder in sonst irgendeiner
Weise an den Wasserumlauf des Kessels angeschlossen sein, z. B. in ein Zwangdurchlaufsystem
eingebaut werden.
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele
der Erfindung im Schema darstellt. Es zeigt Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt
durch einen Kessel mit Deckenbrennern und einfacher Leitfläche, die aus den Kühlröhren
der Wandverkleidung gebildet wird, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-A der
Fig. 1, Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht der Anordnung nach Fig. 1, Fig.
4 ein Ausführungsbeispiel mit mehreren Leitflächen, die aus den Kühlrohren der Wandverkleidung
gebildet sind; Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie A-A der Fig. 4.
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In die in Fig. 1 dargestellte Brennkammer 6 münden von oben die Deckenbrenner
7. Bis zu einer bestimmten Höhe ist der Querschnitt der Brennkammer 6 etwa gleichbleibend.
In diesem oberen Teil der Brennkammer erfolgt die innige Mischung von Brennstaub
und Luft sowie die Verbrennung der flüchtigen und feinkörnigen Bestandteile des
Brennstoffes. Unterhalb dieser Zone wird die Brennkammer 6 bei 8 und 9 durch entsprechende
Ausbildung der Wandrohre derart eingeschnürt, daß diese eine Wendelfläche im Sinne
einer nach abwärts gerichteten Schraubung bildet. Die Flamme erhält dadurch zunächst
an ihrem äußeren Umfang eine Drehbewegung, die sich schnell bis zum Kern fortpflanzt,
und kommt mit einer schraubenförmigen Bewegung im Ausbrennraum 10 an, in
welchem infolge des Dralles der Brenngase ein Ausschleudern der geschmolzenen Schlackenteilchen
an die Wand hin erfolgt. Gleichzeitig erfolgt im Ausbrennraum 10 der völlige
Ausbrand auch der gröberen Brennstoffteilchen, so daß unmittelbar über dem Ascheabzugsloch
11 noch eine Verbrennung stattfindet, durch welche das Abzugsloch
11 beheizt wird. Die Flamme wird knapp oberhalb des Ascheabzugsloches scharf
umgelenkt. Infolge dieser Umlenkung entstehen Sekundärströmungen, die eine völlige
Durchwirbelung und Mischung der gesamten Rauchgase bewirken. Bei ausreichender Luftzugabe
ist es also nicht möglich, daß sich Kohlenmonoxyd von irgendeiner Stelle des Ausbrennraumes
noch hält. Die Rauchgase strömen dann durch das Rohrgitter 12 in den nachgeschalteten
Strahlungsraum 13 und weiter durch die Züge des Kessels. Fig.2 zeigt von
oben die rechteckige Schlackenabzugsöffnung 11. Man erkennt, daß durch die
Leitfläche 8, 9 die Strahlung aus der Brennkammer 6 zum Ascheabzugsloch hin nicht
behindert wird. In Fig. 3 ist die Rohrführung in perspektivischer Darstellung noch
einmal gezeigt.
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Fig. 4 und 5 zeigen eine andere Brennkammerausführung mit Leitflächen
14, die aus Rohren der hinteren Brennkammerwand 16 gebildet sind.
Die Rohre sind bestiftet, so daß mit Hilfe einer feuerfesten Masse Leitflächen modelliert
werden können, die an der Oberfläche glatt und für die Rauchgase undurchlässig sind.
Jede dieser Leitflächen verleiht dem sie anströmenden Teil der Flammengase eine
Drehbewegung, so daß im Ausbrennraum 10 mehrere schraubenförmig sich fortbewegende
Teilströme vorhanden sind. Diese Konstruktion wird mit Vorteil immer dann angewendet
werden, wenn der Querschnitt der Brennkammer 6 breit im Verhältnis zur Tiefe ist.
Überdies bietet diese Anordnung noch den weiteren Vorteil, daß die Rohre der hinteren
Brennkammerwand 16 an ihrem unteren Ende in Form der Leitflächen 14 quer
durch die Brennkammer nach vorn zu dem Verteiler 17 geführt werden können.
Es entfällt so die Anordnung der sonst notwendigen Schlackenfangroste, die häufig
zu Schwierigkeiten hinsichtlich Verschlackung Anlaß geben.
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Außer den Deckenbrennern 7 können gemäß Fig.4 auch noch an sich bekannte
Hilfsbrenner 15 vorgesehen sein, welche die Freihaltung der Schlackenabflußöffnung
auch bei ganz kleinen Teillasten sicherstellen. Auch kann in die Kammer 6 eine Flugkoksrückführung
18 einmünden, wie ebenfalls bereits bekannt ist.
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Der Erfindungsgedanke kann auch in der Weise verwirklicht werden,
daß von der Decke der Brennkammer her eine aus Kühlrohren gebildete Zwischenwand
nach abwärts geführt wird, die in entprechender Höhe dann schraubenförmig verwunden
bis in die Nähe der Schlackenabflußöffnung 11 hinuntergezogen wird, um so dem Kern
der Flamme von einem bestimmten Punkt ab eine schraubenförmige Bewegung mitzuteilen.
Ferner ist es möglich, durch entsprechende Ausbildung der Wandverkleidungsrohre
den Ausbrennraum 10 so zu unterteilen, daß die durch Leitflächen
14 gemäß Fig. 5 zu einer schraubenförmigen Bewegung veranlaßten Teilströme
der Brenngase sich gegenseitig strömungsmäßig nicht mehr beeinflussen.